RU155839U1

RU155839U1 - DEVICE FOR PREPARING WOOD-POLYMER THERMOPLASTIC COMPOSITE BASED ON INDUSTRIAL WASTE

Info

Publication number: RU155839U1
Application number: RU2015123246/13U
Authority: RU
Inventors: Игорь Николаевич Липунов; Виталий Иванович Легкий; Инна Геннадьевна Первова; Игорь Васильевич Николаев
Priority date: 2015-06-16
Filing date: 2015-06-16
Publication date: 2015-10-20

Abstract

Устройство приготовления древесно-полимерного термопластичного композита на основе промышленных отходов, включающее реактор-смеситель, который сообщен с узлом подготовки древесных отходов, узлом подготовки отходов слоистых пластиков, узлом дозирования компонентов в реактор смеситель и узлом конденсации паровоздушной смеси, при этом узел подготовки древесных отходов выполнен из рубильной машины и дезинтегратора, соединенных друг с другом конвейером, и вибросита, узел дозирования компонентов в реактор-смеситель состоит из бункера-дозатора измельченных древесных отходов, сообщенный с виброситом, бункера-дозатора измельченных отходов слоистых пластиков, бака-дозатора фенолсодержащих сточных вод, бака-дозатора раствора гидроксида аммония, бака-дозатора раствора формалина, бака-дозатора раствора гидроксида натрия, а реактор смеситель сообщен с вакуум-насосом через узел конденсации паровоздушной смеси, отличающийся тем, что узел подготовки отходов слоистых пластиков включает вальцовую и дисковую дробилки и сборник-накопитель измельченных отходов слоистых пластиков, установленных друг над другом.A device for preparing a wood-polymer thermoplastic composite based on industrial waste, including a mixer reactor, which is in communication with a unit for preparing wood waste, a unit for preparing waste laminated plastics, a unit for dispensing components into the reactor mixer and a unit for condensing the air-vapor mixture, while the unit for preparing wood waste is made from a chipper and a disintegrator connected to each other by a conveyor, and a vibrating screen, the component dosing unit in the reactor-mixer consists of a hopper congestion of shredded wood waste, connected with a vibrating screen, a batcher-dispenser of shredded waste laminated plastics, a metering tank of phenol-containing wastewater, a metering tank of a solution of ammonium hydroxide, a metering tank of a solution of formalin, a metering tank of a solution of sodium hydroxide, and a mixer reactor connected to a vacuum a pump through the unit for condensation of the vapor-air mixture, characterized in that the unit for the preparation of waste laminated plastics includes a roller and disk crusher and a collection drive of crushed waste laminated plastic in mounted one above the other.

Description

Полезная модель относится к оборудованию для получения древесно-полимерного термопластичного композита конструкционного назначения на основе дисперсных древесных отходов и/или некондиционного древесного сырья, измельченных отходов производства и переработки слоистых пластиков и отходов производства фенолформальдегидных смол.The utility model relates to equipment for producing a wood-polymer thermoplastic composite for structural purposes based on dispersed wood waste and / or substandard wood raw materials, crushed waste from the production and processing of laminated plastics and waste from the production of phenol-formaldehyde resins.

Известна технологическая линия получения композиционного материала из техногенного сырья, включающая реактор-смеситель, сообщенный с узлом подготовки дисперсных древесных отходов, узлом дозирования компонентов в реактор-смеситель и узлом конденсации паровоздушной смеси [Патент РФ №124589, МПК B01F 13/10, 2012].A known production line for producing composite material from technogenic raw materials, including a reactor-mixer, communicated with the unit for the preparation of dispersed wood waste, the unit for dispensing components into the reactor-mixer and the unit for condensation of the vapor-air mixture [RF Patent No. 124589, IPC B01F 13/10, 2012].

Известная технологическая линия недостаточно функциональна для использования в технологическом процессе получения композиционного материала конструкционного назначения, поскольку она обеспечивает только смешение компонентов композиционной смеси, но не может обеспечить измельчение некондиционного древесного сырья и/или кусковых древесных отходов.The known production line is not functional enough for use in the technological process of obtaining composite material for structural purposes, since it provides only mixing of the components of the composite mixture, but cannot provide grinding of substandard wood raw materials and / or lumpy wood waste.

Известна технологическая линия для получения композиционного материала конструкционного назначения, содержащая реактор-смеситель, сообщенный с узлом подготовки древесных отходов и узлом дозирования компонентов в реактор-смеситель. Узел подготовки древесных отходов выполнен в виде, по меньшей мере, рубильной машины, дезинтегратора и вибросита, соединенных друг с другом конвейером. Это позволяет получать рабочие фракции измельченного некондиционного древесного сырья и/или кусковых древесных отходов [Патент РФ №123365, МПК B27N 5/00, 2012].A known production line for producing composite material for structural purposes, containing a reactor-mixer, communicated with the site of preparation of wood waste and the unit for dispensing components into the reactor-mixer. The wood waste preparation unit is made in the form of at least a chopping machine, a disintegrator and a vibrating screen connected to each other by a conveyor. This allows you to get working fractions of crushed substandard wood raw materials and / or lumpy wood waste [RF Patent No. 123365, IPC B27N 5/00, 2012].

Известная технологическая линия не обеспечивает необходимой степени пластичности композита, что выражается в низком значении его основного технологического показателя "текучести" и, как следствие, высокого качества изготавливаемых изделий.The known production line does not provide the necessary degree of plasticity of the composite, which is expressed in the low value of its main technological indicator of "fluidity" and, as a consequence, the high quality of manufactured products.

Наиболее близкой к предлагаемому устройству является технологическая линия получения композиционного материала, включающая реактор-смеситель, сообщенный с узлом предварительной подготовки древесных отходов и узлом подготовки отходов производства и переработки слоистых пластиков, состоящий из молотковой дробилки, транспортера и узла дозирования измельченных отходов слоистых пластиков [Патент РФ №122941, МПК B27N 5/00, 2012].Closest to the proposed device is a technological line for producing composite material, including a reactor-mixer, communicated with the node for the preliminary preparation of wood waste and the node for the preparation of waste production and processing of laminated plastics, consisting of a hammer crusher, conveyor and metering unit for crushed waste of laminated plastics [RF Patent No. 122941, IPC B27N 5/00, 2012].

Известная технологическая линия не способна обеспечить оптимальной степени дисперсности (0,15-2,0 мм) измельченных отходов слоистых пластиков и, как следствие, высокого качества композиционного материала, а также не предусматривает возможности предварительной подготовки древесных отходов и отходов слоистых пластиков.The known production line is not able to provide the optimum degree of dispersion (0.15-2.0 mm) of crushed waste of laminated plastics and, as a result, of high quality composite material, and also does not provide for the possibility of preliminary preparation of wood waste and waste of laminated plastics.

Задачей полезной модели является создание устройства, обеспечивающего получение высококачественного товарного продукта (композиционного материала конструкционного назначения).The objective of the utility model is to create a device that provides high-quality commercial product (composite material for structural purposes).

Технический результат - повышение качества товарного продукта путем измельчения отходов слоистых пластиков одновременно в двух аппаратах - вальцовой дробилки и дисковой дробилки.The technical result - improving the quality of a commercial product by grinding waste laminated plastics simultaneously in two devices - roller crusher and disk crusher.

Поставленная задача решается тем, что заявляемое устройство приготовления древесно-полимерного термопластичного композита на основе промышленных отходов включает реактор-смеситель, который сообщен с узлом подготовки древесных отходов, узлом подготовки отходов слоистых пластиков, узлом дозирования компонентов в реактор смеситель и узлом конденсации паровоздушной смеси, при этом узел подготовки древесных отходов выполнен из рубильной машины и дезинтегратора, соединенных друг с другом конвейером, и вибросита, узел подготовки отходов слоистых пластиков включает вальцовую и дисковую дробилки и сборник-накопитель измельченных отходов слоистых пластиков, установленных друг над другом, узел дозирования компонентов в реактор-смеситель, состоящий из бункера-дозатора измельченных древесных отходов, сообщенный с виброситом, бункера-дозатора измельченных отходов слоистых пластиков, бака-дозатора фенолсодержащих сточных вод, бака-дозатора раствора гидроксида аммония, бака-дозатора раствора формалина, бака-дозатора раствора гидроксида натрия, а реактор смеситель сообщен с вакуум-насосом через узел конденсации паровоздушной смеси.The problem is solved in that the claimed device for the preparation of a wood-polymer thermoplastic composite based on industrial waste includes a mixer reactor, which is in communication with a unit for preparing wood waste, a unit for preparing waste laminated plastics, a unit for dispensing components into the reactor mixer and a unit for condensing the air-vapor mixture, this unit for the preparation of wood waste is made of a chipper and a disintegrator connected to each other by a conveyor, and a vibrating screen, a unit for the preparation of waste laminated plastics includes a roller and disk crusher and a collector drive of crushed waste of laminated plastics installed on top of each other, a metering unit for components in a reactor-mixer, consisting of a hopper-dispenser of chopped wood waste, in communication with a vibrating screen, a hopper-dispenser of chopped waste of laminated plastics, a phenol-containing wastewater metering tank, an ammonium hydroxide solution metering tank, a formalin solution metering tank, a sodium hydroxide metering tank, and a mixer reactor communicated a vacuum pump via the condensation of vapor node.

В реакторе-смесителе, выполненном в виде двухлопастного смесителя с рубашкой и бикулярного шнекового смесителя, корпуса которых соединены между собой окнами, находящимися в днище лопастного смесителя, происходит смешение компонентов и процессы адсорбции фенола на древесном дисперсном наполнителе, совместной поликонденсации древесно-фенольной сырьевой смеси с формальдегидом, сушки полученного композиционного материала.In the reactor-mixer, made in the form of a two-blade mixer with a jacket and a bicular screw mixer, the bodies of which are interconnected by windows located in the bottom of the blade mixer, the components are mixed and the phenol adsorption processes on the wood particulate filler, joint polycondensation of the wood-phenolic raw material mixture with formaldehyde drying the resulting composite material.

Загрузка в реактор-смеситель компонентов осуществляется дозирующими устройствами через соответствующие люки, находящиеся в крышке реактора-смесителя.The components are loaded into the reactor-mixer through metering devices through the corresponding hatches located in the lid of the reactor-mixer.

Узел конденсации паровоздушной смеси выполнен в виде холодильника-конденсатора трубчатого типа, который на соответствующих стадиях технологического процесса приготовления древесно-полимерного термопластичного композита работает как прямой, так и, как обратный холодильник.The condensation unit of the steam-air mixture is made in the form of a tube-type condenser-refrigerator, which at the corresponding stages of the technological process of preparing a wood-polymer thermoplastic composite works both direct and as a reflux condenser.

Заявляемая полезная модель отличается от известной новой совокупностью существенных признаков: а именно, дополнительным наличием конструктивных элементов и их конструктивной связи друг с другом, обеспечивающих подготовку твердых отходов производства и переработки слоистых пластиков (текстолита, гетинакса) до необходимой степени дисперсности (0,15-2,0 мм), подготовку древесных отходов, что позволяет достичь поставленной цели - повышение качества древесно-полимерного термопластичного композита конструкционного назначения. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "новизна".The inventive utility model differs from the well-known new set of essential features: namely, the additional presence of structural elements and their structural connection with each other, providing the preparation of solid waste from the production and processing of laminated plastics (textolite, getinax) to the required degree of dispersion (0.15-2 , 0 mm), the preparation of wood waste, which allows us to achieve our goal - improving the quality of wood-polymer thermoplastic composite structural purpose. This allows us to conclude that the proposed solution meets the criterion of "novelty."

Заявляемая полезная модель иллюстрируется схемой цепи аппаратов, представленной на чертеже, обеспечивающая работоспособность заявляемого устройства.The inventive utility model is illustrated by a circuit diagram of the apparatus shown in the drawing, ensuring the operability of the claimed device.

На представленном чертеже показано заявляемое устройство для приготовления древесно-полимерного термопластичного композита, включающее узел подготовки некондиционного древесного сырья, в том числе кусковых древесных отходов, состоящий из рубильной машины 1, дезинтегратора 3, сообщенные друг с другом ленточным транспортером 2, вибросита 5, соединенного с дезинтегратором 3 ленточным транспортером 4, узел подготовки отходов производства и переработки слоистых пластиков, состоящий из вальцовой дробилки 7, дисковой дробилки 8, бункера-накопителя 9, соединенных друг с другом разгрузочно-загрузочным люками, узел дозирования компонентов, выполненный в виде бункера-дозатора 11 опила, сообщенного с виброситом 5 с помощью транспортера 6, бункера-дозатора 12 измельченных отходов слоистых пластиков, сообщенного с бункером-накопителем 9 с помощью шнекового питателя 10, бака-дозатора 13 фенолсодержащих сточных вод, бака-дозатора 14 раствора гидроксида аммония, бака-дозатора 15 раствора формалина, бака-дозатора 16 раствора гидроксида натрия, сообщенных с реактором-смесителем 17 марки МРС-2Ш-3000, в котором осуществляются смешение компонентов и все стадии технологического процесса приготовления композиционного материала, включая его сушку, узел конденсации паровоздушной смеси, выполненный в виде холодильника-конденсатора 18 трубчатого типа, сообщенного с вакуум-насосом 19, конденсационным горшком 20 и сборником конденсата 21.The drawing shows the inventive device for the preparation of a wood-polymer thermoplastic composite, including a unit for the preparation of substandard wood raw materials, including lumpy wood waste, consisting of a chipper 1, a disintegrator 3, communicated with each other by a conveyor belt 2, a vibrating screen 5 connected to by a disintegrator 3 by a belt conveyor 4, a unit for the preparation of waste products for the production and processing of laminated plastics, consisting of a roller mill 7, a disk mill 8, a storage hopper 9, connected to each other by loading and unloading hatches, a component metering unit made in the form of a sawdust hopper 11 connected with a vibrating screen 5 using a conveyor 6, a batcher-dispenser 12 of crushed laminated plastic waste communicated with the storage hopper 9 s using a screw feeder 10, a metering tank 13 of phenol-containing wastewater, a metering tank 14 of an ammonium hydroxide solution, a metering tank 15 of a formalin solution, a metering tank 16 of a sodium hydroxide solution communicated with a mixing reactor 17 of the MPC-2Sh-3000 brand, in which the components are mixed and all the stages of the composite material preparation process, including drying, the condensation unit of the steam-air mixture, made in the form of a tube-type condenser refrigerator 18 in communication with a vacuum pump 19, a condensation pot 20 and a condensate collector 21.

Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.

Некондиционное древесное сырье и/или кусковые древесные отходы поступают в рубильную машину 1, затем ленточным транспортером 2 в дезинтегратор 3, откуда транспортером 4 на вибросито 5, туда же подаются и древесные опилки. Рабочая фракция измельченных древесных отходов транспортером 6 подается в бункер-дозатор 11 измельченных древесных отходов (опила). Отходы производства и переработки слоистых пластиков подаются в вальцовую дробилку 7, откуда через разгрузочный люк поступают в дисковую дробилку 8. Измельченные до необходимой степени дисперсности отходы слоистых пластиков через разгрузочный люк дисковой дробилки 8 поступают в бункер-накопитель 9, откуда шнековым питателем 10 подаются в бункер-дозатор 12 измельченных отходов слоистых пластиков. В баки-дозаторы 13, 14, 15 и 16 подаются фенолсодержащие сточные воды, растворы гидроксида аммония, формалина и гидроксида натрия соответственно. При работающих лопастных и шнековых валах в реактор-смеситель 17 с помощью бункеров-дозаторов 11, 12 и бака-дозатора 13 загружаются соответственно измельченные древесные отходы (опил), отходы измельченных отходов слоистых пластиков и фенолсодержащие сточные воды с известным содержанием фенола и формальдегида.Substandard wood raw materials and / or lumpy wood waste go into the chipper 1, then by a conveyor belt 2 to the disintegrator 3, from where by a conveyor 4 to a vibrating screen 5, sawdust is also fed there. The working fraction of shredded wood waste conveyor 6 is fed into the hopper-dispenser 11 shredded wood waste (sawdust). Wastes from the production and processing of laminated plastics are fed into a roller crusher 7, from where they enter a disk crusher through an unloading hatch 8. Laminates, crushed to the required degree of dispersion, pass through a discharge crusher 8 to a storage hopper 9, from where they are fed by a screw feeder 10 to the hopper -doser 12 shredded waste laminated plastics. Phenol-containing wastewater, ammonium hydroxide, formalin and sodium hydroxide solutions, respectively, are supplied to metering tanks 13, 14, 15 and 16. When the blade and screw shafts are working, the chopped reactor 11, 12 and the metering tank 13 are used to load shredded wood waste (sawdust), shredded waste from laminated plastics and phenol-containing wastewater with a known phenol and formaldehyde content.

После смешения компонентов в реакторе-смесителе 17 и осуществления процесса адсорбции фенола сточных вод древесным наполнителем через определенные промежутки времени с помощью баков-дозаторов 14, 15 и 16 подаются водные раствора гидроксида аммония, формалина и гидроксида натрия соответственно, в результате чего осуществляется процесс поликонденсации адсорбированного фенола с формальдегидом при температурах 60-98°C в присутствии щелочных катализаторов с образованием древесно-полимерного термопластичного композита. Образующаяся в реакторе-смесителе 17 парогазовая смесь поступает в холодильник-конденсатор 18 и в виде конденсата возвращается в реактор-смеситель 17.After mixing the components in the mixer reactor 17 and performing the wastewater phenol adsorption process with a wood filler, water-based solutions of ammonium hydroxide, formalin and sodium hydroxide are fed through the metering tanks 14, 15, and 16, respectively, as a result of which the adsorbed polycondensation is carried out phenol with formaldehyde at temperatures of 60-98 ° C in the presence of alkaline catalysts with the formation of a wood-polymer thermoplastic composite. The vapor-gas mixture formed in the reactor-mixer 17 enters the refrigerator-condenser 18 and is returned to the mixer-reactor 17 in the form of condensate.

Процесс сушки композиционного материала осуществляется под вакуумом, создаваемым в реакторе-смесителе 17 вакуум-насосом 19, образующаяся при этом парогазовая смесь конденсируется в холодильнике-конденсаторе 18 и собирается в сборнике конденсата 21, соединенного с конденсационным горшком 20.The drying process of the composite material is carried out under vacuum created in the reactor-mixer 17 by the vacuum pump 19, the resulting vapor-gas mixture is condensed in the refrigerator-condenser 18 and collected in the condensate collector 21 connected to the condensation pot 20.

Выгрузка и фасовка композиционного материала из реактора-смесителя 17 осуществляется шнековыми валами, переключенными реверсивным двигателем на обратный ход, в бик-беки и направляется потребителю на изготовление изделий и деталей технического назначения методом горячего прессования.Unloading and packaging of the composite material from the reactor-mixer 17 is carried out by screw shafts switched by the reversing motor to the reverse, in the back-bek and sent to the consumer for the manufacture of products and technical parts by hot pressing.

Заявляемое устройство было испытано при утилизации кусковых древесных отходах, слоистых пластиков (текстолита, гетинакса), образующихся на стадии торцевания и форматной обрезки готовых изделий и фенола и формальдегида "надсмольных вод", образующихся в производстве фенолформальдегидной смолы, используемой для получения электроизоляционных синтетических лаков. Для сопоставления получено 3 опытных партии древесно-полимерного композита: в 1 партии в качестве дисперсного наполнителя использованы древесные опилки, во 2 и 3 партиях - смесь древесных опилок и измельченных отходов слоистых пластиков (текстолита, гетинакса) в массовом соотношении (0,8:0,2) в.ч. соответственно, при чем процесс измельчения слоистых пластиков осуществлялся в одну стадию в молотковой дробилке (партия 2) или - в две стадии в вальцовой и дисковой дробилке (партия 3 - согласно полезной модели).The inventive device was tested in the utilization of lumpy wood waste, laminated plastics (textolite, getinax) formed at the cutting and format trimming of finished products and phenol and formaldehyde "tar tar" formed in the production of phenol-formaldehyde resin used to produce electrical insulating synthetic varnishes. For comparison, 3 experimental batches of a wood-polymer composite were obtained: in 1 batch, wood sawdust was used as a dispersed filler, in 2 and 3 batches, a mixture of wood sawdust and crushed waste of laminated plastics (textolite, getinax) in a mass ratio (0.8: 0 , 2) vol. accordingly, the process of grinding laminated plastics was carried out in one stage in a hammer mill (batch 2) or in two stages in a roller and disk mill (batch 3 - according to the utility model).

По стандартным методикам для образов каждой партии композиционного материала определены физико-механические свойства, содержание свободного фенола, летучих веществ, значения которых приведены в таблице.According to standard methods for the images of each batch of composite material, physical and mechanical properties, the content of free phenol, and volatile substances, the values of which are given in the table, are determined.

Результаты испытаний показали, что древесно-полимерный термопластичный композиционный материал, полученный с использованием заявляемого устройства (партия 3), по всем показателям превышает аналогичные показатели других партий.The test results showed that the wood-polymer thermoplastic composite material obtained using the inventive device (batch 3), in all respects exceeds the same parameters of other batches.

Древесно-полимерный термопластичный композиционный материал конструкционного назначения пригоден для изготовления деталей и изделий технического назначения методом горячего прессования.Wood-polymer thermoplastic composite material for structural use is suitable for the manufacture of parts and products for technical use by hot pressing.

Результаты определения острой токсичности композиционного материала методом биотестирования показали, что он не оказывает острого токсического воздействия на окружающую среду и отнесен к 5 классу опасности (протокол от 09.12.2014 г лаборатории промышленной экологии НИИОТ, аттестат аккредитации № РОСС RU.0001.510992 до 01.03.2018 г.).The results of determining the acute toxicity of a composite material by biotesting showed that it does not have an acute toxic effect on the environment and is assigned to hazard class 5 (protocol dated December 9, 2014 from the Institute of Industrial Ecology NIIOT, accreditation certificate No. РОСС RU.0001.510992 to March 1, 2018 .).

Заявляемое устройство может быть спроектировано и изготовлено на основе серийно выпускаемого оборудования и использовано на предприятиях химической и электротехнической промышленности.The inventive device can be designed and manufactured on the basis of mass-produced equipment and used in enterprises of the chemical and electrical industries.

Claims

A device for preparing a wood-polymer thermoplastic composite based on industrial waste, including a mixer reactor, which is in communication with a unit for preparing wood waste, a unit for preparing waste laminated plastics, a unit for dispensing components into the reactor mixer and a unit for condensing the air-vapor mixture, while the unit for preparing wood waste is made from a chipper and a disintegrator connected to each other by a conveyor, and a vibrating screen, the component dosing unit in the reactor-mixer consists of a hopper congestion of shredded wood waste, connected with a vibrating screen, a batcher-dispenser of shredded waste laminated plastics, a metering tank of phenol-containing wastewater, a metering tank of a solution of ammonium hydroxide, a metering tank of a solution of formalin, a metering tank of a solution of sodium hydroxide, and a mixer reactor connected to a vacuum a pump through the unit for condensation of the vapor-air mixture, characterized in that the unit for the preparation of waste laminated plastics includes a roller and disk crusher and a collection drive of crushed waste laminated plastic in mounted one above the other.